ANALISIS KEKUATAN TARIK PADA BAJA ST 50 TERHADAP VARIASI TEMPERATUR PADA PERLAKUAN PANAS (HEAT TRETMENT)

(1)

Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin

OLEH

ILHAM ADI SYAHRIAL

ANALISIS KEKUATAN TARIK PADA BAJA ST 50 TERHADAP VARIASI TEMPERATUR PADA PERLAKUAN

PANAS

(HEAT TRETMENT)

TUGAS AKHIR

201710120311127

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2021

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

vii

ABSTRAKSI INDONESIA

Baja adalah logam paduan, logam besi yang berfungsi sebagai unsur dasar dicampur dengan beberapa elemen lainnya. Baja adalah bahan yang terdiri terutama dari Fe dalam bentuk kristal dan Carbon. Pembuatannya di lakukan sebagai pembersihan dalam temperature yang tinggi dari besi mentah yang di dapat dari proses dapur tinggi. Seringkali dalam pemakaian komponen mesin atau perkakas diperlukan permukaan yang keras dan ketahanan aus yang tinggi. Untuk mendapatkan sifat yang demikian itu, maka komponen-komponen permesinan perlu diberikan perlakuan panas (heat treatment). Pada dasarnya heat treatment adalah proses perubahan struktur mikro atau transformasi fase suatu logam dengan memanaskan hingga temperatur tertentu dan waktu penahanan tertentu (holding time) tertentu pula, yang selanjutnya didinginkan dengan media pendingin tertentu, dengan harapan proses perlakuan panas tersebut dapat memperbaiki sifat-sifat mekanis baja. Normalizing baja adalah proses pemanasan baja hingg ke fasa austenite sehingga diperoleh struktur mikro-austenite, dan didinginkan di udara terbuka hingga temperatur kamar. Dengan demikian struktur dalam material yang telah berubah akibat perlakuan mekanik (pembebanan), ataupun karena bekerja pada temperatur tinggi atau rendah dikembalikan ke struktur yang normal lewat proses normalizing. Tujuan dari normalizing adalah untuk menghilangkan tegangan sisa dan memperbaiki sifat mekanik baja karbon struktural dan baja-baja paduan rendah, serta mengembalikan keuletan baja lagi.

Kata Kunci: Baja, Baja ST 50, heat treatment, normalizing, Uji tarik.

(7)

viii

ABSTRAKSI BAHASA INGGRIS

Steel is any kind of malleable iron. Steel is a material consisting mainly of Fe in crystalline form and Carbon. Its manufacture is carried out as an adjustment to the high temperature of the raw iron obtained from the high furnace process.

Sometimes in the use of machine components or equipment required a hard surface and high wear resistance. To obtain these properties, the components of the machine need to be given heat treatment. Heat treatment is a process of micro change or phase transformation of a metal by heating to a certain temperature and a certain holding time, which then discusses certain cooling media, with the hope that the heat process can improve the mechanical properties of steel. Steel normalization is the process of heating hinge steel to the austenite phase to obtain an austenite microstructure, and in the open air to room temperature. The structure in the material that has changed due to mechanical treatment (loading), or due to working at high temperatures or is returned to a normal structure through the normalization process. The purpose of normalizing is to remove residual stresses and improve the mechanical properties of structural carbon steels and low alloy steels, and restore the ductility of the steel again.

Keyword: Steel, ST 50 Steel, heat treatment, normalizing, Tensile test.

(8)

ix

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur kehadirat Allah SWT, atas segala rahmat, taufik dan hidayah-Nya yang selalu dilimpahkan kepada kita tanpa pernah terputus. Shalawat dan salam kita panjatkan kepada junjungan Nabi Besar Muhammad SAW sebagai Nabi dan Rasul akhir jaman yang membimbing kita agar kelak diakui menjadi hamba Allah SWT.

Dalam penulisan yugas akhir ini penulis memberikan judul “ ANALISIS KEKUATAN TARIK PADA BAJA ST 50 TERHADAP VARIASI TEMPERATUR PADA PERLAKUAN PANAS ( HEAT TRETMENT ) “.

Tugas akhir ini dibuat dengan tujuan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di universitas Muhammadiyah malang. Tugas akhir ini tidak akan tersusun tanpa adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak baik dalam segi materi maupun spiritual dan karenanya penyusun mengucapkan terimakasih kepada:

1. Kedua Orang Tua yang selalu memberikan doa dan motivasi bagi penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Bapak Murjito ST.,MT selaku ketua jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang.

3. Bapak Murjito ST.,MT selaku dosen pembimbing 1 yang telah banyak memberikan bimbingan dan pengarahan dengan sabar serta memberikan dorongan dari awal hingga sampai akhir penuisan tugas akhir ini.

4. Bapak Dr.Achmad Fauzan HS,.MT selaku dosen pembimbing 2 yang telah banyak memberikan bimbingan dan pengarahan dengan sabar serta memberikan dorongan dari awal hingga sampai akhir penulisan tugas akhir ini.

5. Sahabat Posko Kontrakan Tegalgondo Team yang selalu saling

support untuk mencapai kesuksesannya masing-masing.

(9)

x hingga sampai saat ini.

9. Komunitas Family Serbuk Racing Team yang selalu memberikan dukungan,dan motivasi antar anggotanya sehingga mencapai kesuksesannya masing-masing.

Harapan penulis semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi pembacanya. Sekali lagi penulis mengucapkan puji dan syukur kepada Allah SWT semoga ilmu yang diperoleh dapat bermanfaat dan bermakna di kehidupan, terimakasih.

Malang, 10 Oktober 2021 Penulis

Ilham Adi Syahrial 6. Sahabat Ali Akbar yang selalu memberikan bantuan, pengarahan

dukungan,serta semangat dengan sabar dari awal hingga sampai saat ini.

7. Komunitas GasrukGank Malang yang telah memberikan semangat dan motivasi serta dukungannya.

8. Erna Mardiana yang selalu menemani, mendukung, memberikan

semangat, serta memberikan cinta kasih sepenuh hati dari awal

(10)

xi

DAFTAR ISI

POSTER ... ii

LEMBAR PENGESAHAAN ... iii

LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR (SKRIPSI) ... iv

LEMBAR ASISTENSI TUGAS AKHIR (SKRIPSI) ... v

LEMBAR SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT ... vi

ABSTRAKSI INDONESIA ... vii

ABSTRAKSI BAHASA INGGRIS ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xi

DFTAR TABEL ... xiii

DAFTAR GAMBAR ... xiv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang... 1

1.2 Rumusan Masalah... 3

1.3 Tujuan Penelitian ... 3

1.4 Batasan Masalah ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4

3.1 Pengertian Baja Karbon ... 4

3.1.1 Baja Karbon Rendah ... 4

2.1.2 Baja Karbon Menengah ... 4

2.1.3 Baja Karbon Tinggi ... 5

2.2 Baja ST 50 ... 5

2.3 Perlakuan Panas (Heat Treatment) ... 5

2.4 Klarifikasi Perlakuan Panas ... 6

2.4.1 Near Equilibrium (Mendekati kesetimbangan) ... 6

2.4.2 Non Equilirium (Tidak Setimbang ) ... 6

2.5 Hardening ... 7

2.4.1 Quenching ... 7

2.5 Uji Tarik ... 9

BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 11

3.1 Diagram Alir Penelitian ... 11

3.2 Bahan dan Alat ... 11

3.2.1 Bahan ... 12

(11)

xii

3.2.2 Alat ... 12

3.3 Variabel Penelitian... 15

3.4 Prosedur Penelitian ... 16

3.4.1 Persiapan Spesimen ... 16

3.4.2 Proses Heat Treatment ... 16

3.4.3 Proses Quencing (Media Pendingin) ... 17

4.3.4 Pengujian Tarik ... 17

BAB IV PEMBAHASAN DAN PERHITUNGAN ... 19

4.1 Data – Data dari Hasil Pengujian Tarik ... 19

4.2 Perhitungan Uji Tarik ... 20

4.3 Pembahasan Uji Tarik ... 23

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 28

5.1 Kesimpulan ... 28

5.2 Saran ... 29

DAFTAR PUSTAKA ... 30

(12)

xiii

DFTAR TABEL

Tabel 4. 1 Hasil Pengujian Media Pendingin Air Garam... 19

Tabel 4. 2 Hasil Pengujian Media Pendingin Air Kelapa ... 20

Tabel 4. 3 Perhitungan Uji Tarik ... 20

Tabel 4. 7 Spesimen Sebelum dan Sesudah Pengujian (Media Air Garam) ... 23

Tabel 4. 8 Spesimen Sebelum dan Sesudah Pengujian (Media Air Kelapa) ... 24

Tabel 4. 9 Bentuk Patahan Spesimen Sesudah Pengujian (Media Air Garam) ... 25

Tabel 4. 10 Patahan Spesimen Sesudah Pengujian (Media Air Kelapa)... 26

(13)

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Temperatur Air Pendingin ... 8

Gambar 3. 1 Diagram Alir Penelitian ... 11

Gambar 3. 2 Mesin Uji Tarik ... 12

Gambar 3. 3 Oven Heat Treatment ... 13

Gambar 3. 4 Mesin Bubut Konvensional ... 13

Gambar 3. 5 Tang Jepit ... 14

Gambar 3. 6 Jangka Sorong ... 14

Gambar 3. 7 Wadah Alumunium ... 15

Gambar 3. 8 Sarung Tangan ... 15

Gambar 4. 1 Grafik Pengaruh Terhadap Tegangan ... 21

Gambar 4. 2 Grafik Pengaruh Terhadap Regangan ... 22

Gambar 4. 3 Grafik Pengaruh Terhadap Modulus Young ... 23

(14)

30 DAFTAR PUSTAKA

Abrão, A. M., B. Denkena, J. Köhler, B. Breidenstein, T. Mörke, and P. C. M.

Rodrigues. 2014. “The Influence of Heat Treatment and Deep Rolling on the Mechanical Properties and Integrity of AISI 1060 Steel.” Journal of Materials

Processing Technology 214(12):3020–30. doi:

10.1016/j.jmatprotec.2014.07.013.

Aio, Yu., 藍生有, and Wilma Amiruddin. 2020. Ototo No Suki Na Hito. Vol. 6.

Shinkosha.

Alfatlawi, Sattar H. A. 2018. “Influence the Quenching and Tempering on the Microstructure, Mechanical Properties and Surface Roughness, of Medium Carbon Steel.” The Iraqi Journal for Mechanical and Materials Engineering 18(1):125–35. doi: 10.32852/iqjfmme.vol18.iss1.78.

Anon. n.d. “Eﬀect of Heat Treatment Parameters on Mechanical Properties of Medium Carbon Steel.Pdf.”

Astrini. 2016. “Pengaruh Heat Treatment Dengan Variasi Media Quenching Air Dan Oli Terhadap Struktur Mikro Dan Nilai Kekerasan Baja Pegas Daun AISI 6135.” Jurnal Teori Dan Aplikasi Fisika 4(02):195–200.

Darambola, O. O., B. O. Adewuyi, and Oladele I. O. 2010. “Effect of Heat Treatment Processes on the Mechanical Properties of Medium Carbon Steel.”

Journal of Minerals and Characterization and Engineering 9(8):693–708.

Fadare, D. A., T. G. Fadara, and O. Y. Akanbi. 2011. “Effect of Heat Treatment on Mechanical Properties and Microstructure of NST 37-2 Steel.” Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering 10(03):299–308.

doi: 10.4236/jmmce.2011.103020.

Faruq, Rizka Azhari Yustiawan, Sarjito Jokosisworo, and Eko Sasmito Hadi. 2017.

“Jurnal Teknik Perkapalan.” Teknik Perkapalan 5(2):421–30.

I. E., Ahaneku, A. R. Kamal, and O. A. Ogunjirin. 2013. “Effects of Heat Treatment on the Properties of Mild Steel Using Different Quenchants.” Frontiers in Science 2(6):153–58. doi: 10.5923/j.fs.20120206.04.

Krakatau, P. T., and Steel Persero. 2013. “Pengendalian Proses Baja Karbon Tinggi Di Pabrik Billet Baja Pt Krakatau Steel (Persero) Tbk, Cilegon High Carbon Steel Process Control in Billet Steel Plant of Pt Krakatau Steel (Persero) Tbk, Cilegon.” Xplore: Journal of Statistics 1(1):1–7. doi:

10.29244/xplore.v1i1.12423.

Lesmanah, Unung, Eko Marsyahyo, and Prima Vitasari. 2013. “Optimasi Sifat Mekanis Kekuatan Tarik Baja St 50 Dengan Perlakuan Gas Carburizing Variasi Holding Time Untuk Peningkatan Mutu Baja.” Jurnal Mekaninal 4(2):366–75.

MF, Hasan. 2016. “Analysis of Mechanical Behavior and Microstructural

(15)

31 Characteristics Change of ASTM A-36 Steel Applying Various Heat Treatment.” Journal of Material Science & Engineering 05(02). doi:

10.4172/2169-0022.1000227.

Nofri, Media. 2019. “Analisis Ketangguhan Antara Baja St 37 Dan St42 Dengan Ketebalan Dan Variasi Lapisan Karbon Fiber Untuk Kerangka Mobil Listrik.”

Presisi 56–65.

Obiukwu, Osita, Henry Udeani, and Progress Ubani. 2016. “The Effect of Heat Treatment on the Mechanical Properties of SAE 1035 Steel.” International Journal of Engineering and Technologies 8:32–43. doi:

10.18052/www.scipress.com/ijet.8.32.

Pengaruh, Analisa, Proses Quenching, and Dengan Media. 2017. “Analisa Pengaruh Proses Quenching Dengan Media Berbeda Terhadap Kekuatan Tarik Dan Kekerasan Baja St 36 Dengan Pengelasan Smaw.” Jurnal Teknik Perkapalan 5(1):272–81.

Pengaruh, Analisa, Proses Quenching, Dengan Media, Fransisca Diah Ayu V, Sumiati Sumiati, and Sarjito Jokosisworo. 2018. “Analisa Pengaruh Proses Quenching Dengan Media Berbeda Terhadap Kekuatan Tarik Dan Kekerasan Baja St 36 Dengan Pengelasan Smaw.” Juminten 1(1):68–73. doi:

10.33005/juminten.v1i3.125.

Pratiwi, Diah Kusuma, and South Sumatera. 2015. “Study on the Experiment of Medium Carbon Steel.” 2(2):1–7.

Puntir, Analisa Kekuatan, Kekuatan Tarik, and Kekerasan Uji. 2018. “Analisa Kekuatan Puntir, Kekuatan Tarik Dan Kekerasan Baja St 60 Sebagai Bahan Poros Baling-Baling Kapal (Propeller Shaft) Setelah Proses Tempering.”

Jurnal Teknik Perkapalan 6(1):313–22.

Purnomo, Dwi Joko, Sarjito Jokosisworo, and Untung Budiarto. 2019. “Analisa Pengaruh Holding Time Tempering Terhadap Kekerasan, Keuletan, Ketangguhan Dan Struktur Mikro Pada Baja ST 70.” Jurnal Teknik Perkapalan 7(1):49–58.

Rahman, S. M. Mahbobur, Kazi Ehsanul Karim, and Md Hasan Shahriar Simanto.

2016. “Effect of Heat Treatment on Low Carbon Steel: An Experimental Investigation.” Applied Mechanics and Materials 860(December):7–12. doi:

10.4028/www.scientific.net/amm.860.7.

Rianto, Endro, and Budi Harjanto. n.d. “Pengaruh Temperatur Quenching Terhadap Kekerasan Dan Ketangguhan Hasil Pengelasan Baja Keylos 50.”

Sousa, Vitor F. C., Francisco J. G. Silva, António P. Pinho, António B. Pereira, and Olga C. Paiva. 2021. “Enhancing Heat Treatment Conditions of Joints in Grade P91 Steel: Looking for More Sustainable Solutions.” Metals 11(3):1–

20. doi: 10.3390/met11030495.

Studi, Program, Teknik Mesin, Universitas Islam, and Kalimantan Mab. 2016.

“ANALISIS KEKUATAN TARIK BAJA ST37 PASCA MENGGUNAKAN

SMAW Yassyir Maulana.” 02(01):1–8.

(16)

32 Teknik, S., Mesin Manufaktur, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Surabaya, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, and Universitas Negeri Surabaya. n.d.

“APLIKASI QUENCHING-TEMPERING HEAT TREATMENT UNTUK MENINGKATKAN KEKUATAN TARIK MARINE PLAT BKI GRADE A PADA MATERIAL LAMBUNG KAPAL NIAGA DENGAN VARIASI MEDIA PENDINGIN Habib Pradipta Arya Mahendra Sakti Abstrak.” 15–22.

Trihutomo, Prihanto. 2015. “Analisa Kekerasan Pada Pisau Berbahan Baja Karbon Menengah Hasil Proses Hardening Dengan Media Pendingin Yang Berbeda.”

Teknik Mesin 28–34.

Willson F, Tambunan, Astrini, Analisa Pengaruh, Proses Quenching, Dengan Media, H. Aj. Luhur P, Eko Sasmito Hadi, and Wilma Amiruddin. 2017.

“Jurnal Teknik Perkapalan.” Jurnal Teknik Perkapalan 5(2):2.

(17)